2017年8月2日再次成為人們慶祝所謂地球過載日的日子。據生態(tài)新聞稱，到這一天，世界上的人們消耗掉了地球可供全球人口全年使用的可持續(xù)性利用資源的總量，也就是消耗掉了全球全年可再生能源的總和。與去年相比，今年的地球過載日提前了6天。地球過載繼續(xù)加劇。這不只關系到我們的后代，而且由于生產成本方面的原因，節(jié)省資源和能源也非常重要。
圖1 在意大利的馬賽拉蒂汽車公司，能源和資源效益對市場競爭起著決定性的作用：“由于采用了制造執(zhí)行系統（MES），該公司在產品保持高質量的前提下比以前多生產3倍的小客車。”
那么，在生產中有什么樣的節(jié)省資源和能源的可能性呢?坐落在Monsbach的MPDV有限公司的總經理Jürgen Kletti博士對此作出了回答，他說：“總而言之，制造執(zhí)行系統(MES)、如MPDV有限公司的Hydra制造執(zhí)行系統(MES)支持制造企業(yè)更加高效的進行生產，如能夠將生產的廢品進行分類。通過這種方法可識別廢品的經常出現率，并有針對性的加以避免。這樣，由于順應趨勢，所以能夠生產更多的合格件，從而節(jié)省材料。”
另一個例子是分析機器的停機原因：“在此，可查明經常導致生產流程中斷的原因。機器停機時間短則意味著生產時間較短，由此耗能較少，大多數機器在待用時還在耗能。除此之外，還有很多關于制造執(zhí)行系統(MES)能夠以不同的方式發(fā)現生產中的浪費并支持消除這些浪費的其他例子。”
圖2 該圖形顯示出能耗與機器狀態(tài)的相互關系
據稱，MPDV有限公司的Hydra制造執(zhí)行系統(MES)的用戶積累了足夠的提高生產能源和資源效益方面的經驗。Jürgen Kletti總經理說：“除此之外，制造執(zhí)行系統(MES)的準確意義和目的是提高管理(Shopfloor)透明度。”他接著說，“現在，Hydra制造執(zhí)行系統(MES)已經在世界范圍內為用戶安裝了1000多次。在生產中節(jié)能效益的高低在很大程度上取決于用戶引入Hydra制造執(zhí)行系統(MES)前的生產效益如何。通常，引入Hydra制造執(zhí)行系統(MES)后，用戶的生產效益會提高5～25%。”
除此之外，引入Hydra制造執(zhí)行系統(MES)后不僅能夠節(jié)省生產原材料，而且還能夠節(jié)能。Jürgen Kletti解釋說：“這關系到兩個方面，Hydra制造執(zhí)行系統(MES)一方面能夠探測機器和設備的能耗、探測作業(yè)加工，并由此弄清節(jié)能的潛在可能性。另一方面，采用Hydra制造執(zhí)行系統(MES)還能夠使生產減少廢品和縮短機器的停機時間，從而降低能耗，以消耗較少的能生產出一個確定量的產品。”
Jürgen Kletti還列舉了一個用戶例子：他說：“我們?yōu)镽uch Novaplasts 塑料加工公司引入了能源管理技術。該公司在生產流程中既消耗蒸汽，也消耗壓縮空氣。Hydra制造執(zhí)行系統(MES)探測每臺機器的蒸汽和壓縮空氣消耗量，并將這些值與合單合同給定的規(guī)定值進行比較。”他這樣說，如果出現蒸汽和壓縮空氣消耗量增多的問題，控制系統便進行檢測，從而查找出哪里存在泄漏問題。借助于Hydra制造執(zhí)行系統(MES)，人們能夠明顯較早辨認出泄漏。“Ruch Novaplasts塑料加工公司以這種方式大大降低了用于生產的壓縮空氣和蒸汽的能耗。” Jürgen Kletti說，該用戶不愿具體透露所降低的用于生產壓縮空氣和蒸汽的能耗具體數據。
圖6 車間管理工具Shopfloor Management Cycle的目標是提高的企業(yè)的總績效
現在評估能耗的數據
因為在Hydra EMG制造執(zhí)行系統(MES)實現了數據結構的最佳化，所以現在Hydra EMG制造執(zhí)行系統(MES)的用戶可期待對能耗的數據，尤其是大量能耗的數據進行高效評估。由此確定具體到某個工位的關系到該工位機器狀況的能耗情況。例如，這能夠對生產準備時、生產期間或是機器保養(yǎng)時進行差異性能耗評估。Hydra EMG制造執(zhí)行系統(MES)的另一創(chuàng)新是，分解一個給定的時間間隔內的能耗量，并給出總和、平均值和極限值。
用制造執(zhí)行系統(MES)進行能源管理
據MPDV有限公司稱，將能耗的探測集成進一個制造執(zhí)行系統(MES)里有很多好處：制造執(zhí)行系統(MES)的用戶除了合同定單和機器設備的數據對生產中的能耗進行關聯分析外，還能夠使用現有探測方法和能源數據界面。MPDV有限公司稱，由此，制造執(zhí)行系統(MES)的用戶既可在引入制造執(zhí)行系統(MES)時也可在企業(yè)運行過程中降低能源成本。
西門子公司旗下PLM工業(yè)軟件駐意大利熱那亞的制造業(yè)運行管理和營銷副總裁Raffaello Lepratti也對制造執(zhí)行系統(MES)深信不疑，他說：“制造執(zhí)行系統(ME-System)能夠對設備和資源效益作出重要的貢獻。尤其是，當制造執(zhí)行系統(ME-System)作為流程虛擬化(digitale Zwilling)的組成部分進行使用時更是如此，這樣，能夠準確虛擬的呈現產品，虛擬呈現產品的生產流程。制造執(zhí)行系統(ME-System)控制著實際生產，并使其效率達到最佳化。在此，數據的準確度越高，制造生產改善的潛力便越大。”
制造執(zhí)行系統(ME-System)是對流程虛擬化(digitale Zwilling)的補充
Raffaello Lepratti說，制造執(zhí)行系統(ME-System)在制造業(yè)工廠里的應用在不斷增加，這樣便會導致出現一個需要的產品生產制造的大數據池。此時，數據收集不再是手工式的和記錄在紙上的，而是越來越多數字化的。這就得使用先進的傳感器技術，和使用可編程邏輯控制器(PLC)、測量傳感器、壓力測量器和物聯網(IoT)設備。“這些實時數據持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)回到虛擬世界里。這樣，如在生產中，在現實世界中，一個安裝作業(yè)線里有一個問題，那么虛擬世界里工作指令便會有一個改變。”這便是一個規(guī)劃生產流程的優(yōu)化措施。在此，來自實際世界的數據流入虛擬世界，這些數據有助于更加準確的呈現現實世界，并有助于現實世界的改善和閉合循環(huán)。
根據LNS Research的結論，有43%的企業(yè)將分析儀器(Analytik)看成是一個持續(xù)改善流程的基礎。然而，這些企業(yè)中只有20%的企業(yè)是在生產數據分析評估的基礎上使用實時警告的。
圖7 博世（Bosch）公司包裝技術部門理事會主席Stefan K?nig博士說：“人在博世（Bosch）公司的所有工業(yè)4.0應用中是核心。在日常工作中給機器設備操作人員以及維修保養(yǎng)人員以最大的支持，并使他們能夠更快和更加高效的完成自己的工作任務
Raffaello Lepratti相信，“一個設備績效管理能夠提供具體的和相對短期的優(yōu)勢，并能夠很好的由此使企業(yè)沿著數字化的方向向前邁進一步。這是由于，這呈現了一個使決策者相信設備績效管理的強有力的論據”。據Raffaello Lepratti稱，在意大利的馬賽拉蒂汽車公司，能源和資源效益對市場競爭起著決定性的作用：“由于采用了制造執(zhí)行系統(MES)，該公司在產品保持高質量的前提下比以前多生產3倍的小客車。”Raffaello Lepratti說，在位于德國Amberg的一家西門子公司的工廠里和位于中國成都的一家西門子公司的工廠里，用制造執(zhí)行系統(MES)控制整個生產流程。在那里所收集的數據成了數字化的基礎。位于德國Amberg的這家西門子公司的工廠的全部設備效益達75%，此外還減少了20%的產能過剩。他肯定的說：“這樣，如果能夠準確分析工廠的核心生產流程，并能夠逐步加以改進的話，那么工廠便能夠實現增值。”
更多的機器使用相同的刀具
位于德國伊蘇姆(Issum)的Fastems System有限公司的總經理Heikki Hallila信誓旦旦的說，如果涉及到生產制造浪費低，那么“這里有一個在生產中節(jié)省資源的好例子，那就是將Fastems System有限公司的產品制造管理軟件(MMS)用于自動化生產流程的規(guī)劃、控制、可視化和監(jiān)控。該軟件借助于實際的合同訂單和生產狀況規(guī)劃供生產所需的全部資源，”在將工具管理(Tool – Management)集成進一個產品制造管理軟件(MMS)的基礎上，可與一個總刀具儲放器協調互動，使得多部機床可使用同樣的刀具。”Fastems System有限公司稱刀具儲放器(CTS)為中央(Central)刀具(Tool)站(Station)。據Heikki Hallila稱，這樣，便可不再為購置價格昂貴的同樣的刀具而投資。除此之外，當機床為現有的加工制造任務沒有足夠的刀具儲放位置時，這種方法便更具優(yōu)勢。
圖8 該生產管理系統依據現實的合同定單-和全部為此所需要的現有資源來規(guī)劃生產
Fastems System有限公司的總經理Heikki Hallila這樣說：“有很多用戶積累了使用刀具儲放器(CTS)節(jié)能的正面經驗。誠然，這些經驗總與個案的具體生產狀況相關，因此不能作為較為準確的論證。”在涉及到使用產品制造管理軟件(MMS)能夠節(jié)能方面，在此之前他還是持懷疑態(tài)度。他說;“決定采用Fastems System有限公司的靈活的生產制造系統的客戶們首先是關注到由于生產制造的靈活性的提高，從而能夠從該系統提高生產力中明顯獲益。至少對我來說，還不知道除了使用產品制造管理軟件(MMS)能夠提高生產力外，還有別的這方面的具體實例。”
生產制造的透明度是確保企業(yè)績效(OEE)高的基本前提。而使用博世(Bosch)公司的控制和分析工具，也就是車間管理(Shopfloor Management Cycle)(SMC)的目的恰恰是提高生產制造的透明度。采用該控制和分析工具可捆綁式和透明的呈現企業(yè)運行和機器數據，企業(yè)的生產負責人可探測現實實際的企業(yè)績效(OEE)。為此，企業(yè)的生產負責人可借助于控制和分析工具SMC即車間管理(Shopfloor Management Cycle)對生產制造的產品件數、生產節(jié)奏或周期的額定和實際狀態(tài)來進行分析對比，并將分析對比的結果一目了然的顯示出來，如以帕累托圖的形式顯示出來。如設備停機或有生產的產品堵塞之類的缺陷則可在數據的基礎上很容易進行識別，且能夠相對快速的加以排除。這樣便有利于優(yōu)化生產規(guī)劃和生產流程。博世(Bosch)公司包裝技術部門理事會主席Stefan K?nig博士說：“由于有輔助的‘管理視圖’功能，企業(yè)的生產負責人除了能夠了解他的生產設備的現狀外，還能夠掌握多個生產地點的生產現狀。”
采用博世(Bosch)公司的能源監(jiān)控技術可全面掌握生產的總能耗。采用相應的傳感器來檢測電或壓縮空氣的消耗量。所測得的數據在一個能源(Energy)控制(Monitoring)平臺進行加工處理，并一覽無余的呈現出來。這樣，人們便能夠識別波動、高峰負荷和不規(guī)律性，并且能夠推導出節(jié)能和節(jié)省成本的潛在可能性。除此之外，博世(Bosch)公司能源監(jiān)控技術的用戶還能夠全面掌握企業(yè)每臺機器設備的能耗情況，他們能夠觀測到，哪里消耗了多余的能、或是沒有足夠充分利用某臺機器設備。此外，采用博世(Bosch)公司能源監(jiān)控技術，當一臺機器由于產生泄露而明顯的多消耗壓縮空氣時，人們還能快速識別故障。這樣，工作人員便能夠節(jié)省查找機器故障的時間，避免不必要的能耗成本，并提高機器設備的利用率和效率。
發(fā)展仍在繼續(xù)
博世(Bosch)公司包裝技術部門理事會主席Stefan K?nig博士說：“除了研發(fā)工業(yè)4.0技術外，我們還在繼續(xù)研發(fā)未來網絡工廠的新技術解決方案。”他說，“在不遠的將來，我們將給機器帶來更多智能，這樣，機器便能夠自主的適應變化，從而避免故障和排除故障。”例如，一臺垂直作業(yè)的包裝機，通過一個智能傳感器便能精準探測到包裝產品的跌落。在出現產品跌落時，該臺機器便能夠相應的自動用封閉包裝動作來配合組合式稱重器的作業(yè)。Stefan K?nig博士說：“由此，人們便不需要在十字縫里對該跌落的產品進行封閉包裝，這樣，便能夠使該臺包裝機的作業(yè)速度達到最大化。從而使生產力上了一個新的層次。”
